
【化】 electronic polarization
电子极化(Electronic Polarization)是电介质材料在外电场作用下发生的电荷分布调整现象,其核心机制为原子核与电子云的相对位移。从汉英词典角度解析,"电子极化"对应英文术语为"electronic polarization"(读音:ɪˌlɛkˈtrɒnɪk ˌpoʊləraɪˈzeɪʃən),属于电磁学与材料科学交叉领域的基础概念。
该现象遵循经典物理学的洛伦兹模型,其数学表达式可表示为: $$ P = Nalpha_e E $$ 其中P代表极化强度,N为单位体积原子数,αₑ为电子极化率,E为外加电场强度。该公式揭示了极化强度与电场强度的线性关系。
在工程应用层面,电子极化主要影响:
英国物理学会《Journal of Physics D》的量子力学分析表明,电子极化率αₑ的微观表达式为: $$ alpha_e = frac{e}{m_eomega_0} $$ 式中e为电子电荷,m_e为电子质量,ω₀为电子固有振动频率。该理论框架为纳米级电子器件的设计提供了基础支撑。
电子极化是电介质材料在外电场作用下的一种微观响应现象,其核心机制是原子或分子中的电子云相对于原子核发生微小位移,形成瞬时电偶极矩。以下是详细解释:
基本概念
当外加电场作用于物质时,原子中的电子云会向电场正极方向偏移,而原子核则略微反向移动,导致原本电中性的原子形成微小的电偶极子。这种极化现象具有瞬时性(响应时间约$10^{-15}$秒量级),且撤去电场后能迅速恢复原状。
微观机制
在晶体材料中,电子极化会激发Frenkel激子(一种电子-空穴对),导致两个效应:一是电子能量降低,二是电荷被极化波屏蔽,削弱其相互作用。这种现象在半导体和绝缘体中尤为显著。
主要特征
与其他极化类型的区别
| 极化类型 | 响应时间(秒) | 作用机制 | 存在范围 |
|---|---|---|---|
| 电子极化 | $10^{-15}$ | 电子云位移 | 所有物质 |
| 离子极化 | $10^{-12}$ | 正负离子相对位移 | 离子化合物 |
| 取向极化 | $10^{-10}$ | 极性分子转向 | 极性分子材料 |
应用领域
电子极化现象是电容器储能、光学材料折射率调控、电磁屏蔽技术的重要理论基础。例如在半导体器件中,通过调控电子极化可改变载流子迁移率,进而优化器件性能。
注:如需了解极化对电极过程的影响(如电化学中的极化现象),可参考中关于电极电势偏移的延伸说明。
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